Приготовление электролита.

Электролит приготавливают вливанием кислоты в воду, а не наоборот. Важно отметить, что в начале составляют электролит в пропорции 0,42 литра 94% кислоты и 0,65 литра дистиллированной воды. При этом получается электролит с плотностью 1,4 г/см3 (при T = 25°С). Далее электролит разбавляют до нужной плотности в дистиллированной воде.

Для получения одного литра электролита требуемой плотности при эксплуатации батареи в средних широтах России 0,6 литра электролита с плотностью 1,40 г/см3 необходимо влить в 0,4 литра дистиллированной воды. Получится электролит с плотностью 1,24 г/см3. После полной зарядки плотность электролита во всех банках АКБ достигает номинального значения 1,26 г/см3. Для Московского региона круглогодичная плотность электролита в полностью заряженной батарее несколько выше — 1,27 г/см3.

Повышение плотности электролита непосредственно в аккумуляторе.

Если необходимо повысить плотность электролита непосредственно в аккумуляторе, то доливают не кислоту, а электролит с плотностью 1,43 г/см3. При этом производят также выравнивание плотности и уровня электролита в разных банках. Это делают в процессе заряда батареи. Измеряют уровень с помощью стеклянной мерной трубочки, а плотность электролита — с помощью денсиметра (аэрометра) или с помощью поплавкового плотномера. Необходимо также наличие градусника.

График приведения плотности электролита автомобильного аккумулятора.

После измерения плотности и температуры электролита измеренную плотность электролита приводят к температуре 25°С по формуле:

γ25 = γт + 0,0007 (Т-25)

Или с помощью графика, показанного выше. На нем слагаемое 0,0007 (Т-25) обозначено как величина температурной поправки Δγ (г/см3). Из графика видно, что в интервале температур (20–30°С) величина поправки Δγ незначительна и ею можно пренебречь. Если же плотность электролита измеряется за пределами указанного диапазона, приведенная плотность электролита определяется с учетом поправки:

γ25 = γт + γ25

где γт — плотность электролита при температуре измерения Т.

Например.

Если измеренная при температуре Т = –5°С плотность γт = 1,28 г/см3, то согласно графику это означает, что при температуре 25°С плотность γ25 = 1,28–0,02 = 1,26 (г/см3).

Возможно и обратное использование графика:

Если известно, что при температуре 25°С плотность электролита 1,26 г/см3, то при температуре 40°С она изменится и определится как:

γ40 = γ25 – γт = 1,26 – 0,01 = 1,25.

Разность между плотностью полностью заряженного аккумулятора и полностью разряженного (γз) при температуре 25°С всегда равна 0,16 г/см3. Тогда, если известна начальная плотность γн полностью заряженной аккумуляторной батареи, по измеренной плотности γт электролита можно определить степень разряженности (%) каждого аккумулятора в отдельности:

ΔСр = 625(γн – γт + Δγ)%.

Следует помнить, что серная кислота, входящая в состав электролита, исключительно активное химическое вещество. Она способна вызвать опасные кислотные ожоги на теле человека. Парами кислоты можно отравиться. Работа с электролитом требует особой осторожности, специальной химической посуды и индивидуальных средств защиты.

По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.

Плотность электролита в аккумуляторе (таблица норм до и после зарядки)

Содержание

1. Когда проверять плотность электролита в аккумуляторе
2. Нормальная плотность электролита в АКБ
3. Как замерить
4. Как привести концентрацию к норме

Периодический контроль плотности электролита аккумулятора автомобиля входит в число обязательных сервисных операций во время эксплуатации АКБ. Этот важный параметр определяет соотношение воды и серной кислоты в жидком реагенте батареи – чем выше концентрация H₂SO_4, тем выше плотность и наоборот. В быту эта характеристика измеряется в граммах на кубический сантиметр (г/куб.см).

Когда проверять плотность электролита в аккумуляторе

Оптимально подобранный для достижения наилучших параметров батареи состав электролита меняется во время зарядки и разрядки аккумулятора. При разрядке батареи электрохимическая реакция с участием свинца, его диоксида и серной кислоты дает кристаллический сульфат свинца и воду – содержание H₂SO₄ в электролите падает, плотность жидкого реагента снижается. При зарядке батареи реакция идет в обратном порядке: сульфат свинца и вода превращаются в свинец, диоксид свинца и серную кислоту (плотность жидкости увеличивается).

Если бы реакции протекали строго симметрично, плотность после цикла разряд-заряд была бы ровно такой же, как и до него. На практике полного равновесия достичь невозможно. Часть сульфата свинца останется непрореагировавшим, соответственно, часть воды в электролите не заменится серной кислотой. В итоге плотность электролита уменьшится.

Также к изменению соотношения воды и H₂SO₄ ведет естественное испарение жидкости. Вода испаряется быстрее кислоты, поэтому при неплотно завернутых пробках плотность электролита также вырастет.

Читайте также

Как часто нужно менять аккумулятор в автомобиле

Отсюда правила периодичности контроля плотности. Ее надо замерять:

1. После зарядки батареи от внешнего ЗУ.
2. После «кипения» аккумулятора.
3. При снижении уровня жидкости в элементах (по любой причине).
4. Просто периодически (хотя бы пару раз в год – с наступлением лета и с приходом холодов, а лучше каждые 3 месяца).

Изменение концентрации жидкого реагента часто связано с общим снижением количества электролита в банках. Поэтому одновременно с контролем плотности надо замерить и уровень жидкости в каждом элементе батареи. Если уровень в норме, часть электролита надо удалить и добавить жидкий реагент с соответствующей концентрацией.

Нормальная плотность электролита в АКБ

Нормальной плотностью электролита заряженного до максимума аккумулятора считается 1,27 г/куб.см. С учетом погрешности измерений можно считать нормой значения в пределах 1,26. .1,28 г/куб.см. При меньшей концентрации кислоты ее становится недостаточно для протекания электрохимических реакций, емкость и токоотдача батареи снижаются. А если оставить аккумулятор с низкой плотностью жидкости на морозе, электролит может замерзнуть. Такой аккумулятор придется заменить. При более высокой плотности ускоряются процессы коррозии и склонность к сульфатации.

На указанное значение нормальной плотности электролита в аккумуляторе можно ориентироваться в климате Средней полосы России круглогодично. Если АКБ эксплуатируется в других климатических условиях, то плотность надо скорректировать, причем делать это надо дважды в год при наступлении нового сезона. В более жарких регионах концентрацию серной кислоты надо уменьшить, в холодных – увеличить. Это оптимизирует течение электрохимических реакций и позволит более полно использовать возможности аккумулятора. Кроме этого, в условиях пониженных температур повышение плотности ведет к снижению температуры замерзания электролита, что может уберечь АКБ от выхода из строя.

Не стоит менять концентрацию электролита вслед за каждым изменением погоды. Вполне достаточно оптимизировать состав жидкого реагента в начале лета и при наступлении зимы.

Как замерить

В первую очередь, надо полностью зарядить аккумулятор. Дальнейшая процедура должна проводиться при температуре +22..+28 градусов, поэтому батарею надо выдержать в комнате с такими условиями хотя бы час. На практике идеальные кондиции бывают не всегда, поэтому во многих случаях придется брать поправку на температуру – с ее ростом плотность снижается (при неизменной концентрации), а с падением – увеличивается. Поправку можно взять из таблицы.

Для замера плотности используется специальный прибор – ареометр. Подойдет любой, позволяющий измерить плотность более 1 г/куб.см, но лучше применять специальный для автомобильного электролита. Его пределы измерения оставляют обычно 1,1..1,3 г/куб.см (с приемлемой для точного считывания шкалой), что закрывает практически все случаи, с которыми можно столкнуться на практике. Бытовой спиртометр не подойдет – большинство таких приборов рассчитаны на измерение плотности ниже 1 г/куб.см.

Современные ареометры совмещены с грушей для отбора проб (такой прибор еще называют денсиметром). Если ее нет, понадобится дополнительно резиновая груша и стакан из химически инертного материала. Сначала надо втянуть их банки достаточное количество электролита.

Если прибор комбинированный, можно сразу считать по шкале измеряемое значение. Если обычный – вылить из груши электролит в стакан и в нем произвести замер. Считывание показаний происходит по отметке, соответствующей уровню жидкости. Потом надо вернуть электролит обратно в банку аккумулятора.

Как привести концентрацию к норме

Если концентрация электролита полностью заряженной АКБ отклоняется от нормы, ее надо скорректировать:

• если плотность выше нормы, добавляется дистиллированная вода;
• если ниже нормы – добавляется серная кислота (корректирующий электролит с повышенной плотностью).

Корректирующий электролит плотностью 1,34 г/куб.см.

Обычную водопроводную (даже родниковую) воду доливать в батарею нельзя из-за наличия примесей с непредсказуемым составом. Растворенные соли могут осесть на пластинах, уменьшив их полезную площадь, а другие вещества могут вызвать неконтролируемые реакции, снижающие емкость, токоотдачу и срок службы батареи.

Сколько надо добавлять воды или кислоты – можно определить расчетным путем. Но это игра для тех, кто не боится вычислений. В этом случае можно воспользоваться правилом креста (оно же конверт Пирсона). Для этого надо знать, как пересчитать плотность в концентрацию в процентах, объем в массу и т.п. Проще всего довести плотность до нормы опытным путем. Долить немного воды, перемешать (например, встряхнув батарею или подождав пару часов), затем замерить плотность еще раз. Если необходимо, снова добавить жидкости, сообразуясь с предыдущим изменением концентрации.

Также существуют необслуживаемые батареи. В них операции с контролем электролита исключены. Но если АКБ обычной конструкции, то лучше следить за состоянием жидкого реагента, тогда аккумулятор прослужит долго и надежно.

Почему важна плотность энергии в батареях?

Плотность энергии батареи — это количество энергии, содержащейся в батарее, по сравнению с ее весом или размером. Мы называем это удельной плотностью энергии при сравнении с весом и объемной плотностью энергии при сравнении размеров.

Например, мы измеряем энергию батареи в ватт-часах (ватт в час, эквивалент использования одного ватта в течение одного часа). Затем мы можем разделить ватт-часы батареи (wh) на ее килограммы (вес) или объем (литры).

Таким образом, время, в течение которого аккумулятор может питать устройство по сравнению с его весом или размером, равно плотности энергии.

Почему важна плотность энергии батареи?

Плотность энергии батареи имеет решающее значение, поскольку чем выше плотность энергии, тем дольше батарея может излучать заряд по сравнению с ее размером. При этом батареи с высокой плотностью энергии могут быть полезны, когда для батареи не так много места, но вам нужно много выходной энергии. Смартфоны и другие портативные устройства являются прекрасными примерами этого.

Давайте сформулируем преимущества плотности энергии в виде вопроса: что бы вы предпочли: небольшую и легкую батарею, которая излучает энергию в течение длительного времени, или тяжелую батарею, которая занимает много места и обеспечивает лишь небольшое количество энергии?

Почти все сказали бы, что первое. Вот почему высокая плотность энергии жизненно важна в нашем мире.

Плотность энергии в сравнении с плотностью мощности в батареях

Плотность энергии и плотность мощности легко спутать, потому что они в некотором роде похожи. Оба они измеряют электрические характеристики батареи по сравнению с ее весом.

Тем не менее, плотность энергии и плотность мощности различаются по одному важному признаку: в то время как плотность энергии батареи измеряется в ваттах часов (ватт-час) на килограмм (кг), плотность мощности измеряется в ваттах на выходе на килограмм.

Вот где сила против энергии вступает в игру. Плотность мощности измеряет, насколько быстро может быть доставлена ​​энергия, а плотность энергии измеряет, сколько энергии удерживает батарея.

Каковы преимущества использования аккумуляторов с высокой плотностью энергии?

Аккумуляторы с высокой плотностью энергии изменили мобильный мир. Обладая большей энергией, мы можем разместить полезные батареи в небольших помещениях. Это позволяет использовать долговечные телефоны, ноутбуки, наушники или медицинские устройства.

Они также очень легкие по сравнению с прошлыми альтернативами. Могли бы вы представить, что носите с собой 5-фунтовый iPhone? Или 10-фунтовая таблетка?

Более высокая плотность энергии также означает, что мы можем упаковать много энергии в более крупные мобильные устройства, такие как автомобили, самолеты, строительное оборудование и роботы.

Каковы риски высокой плотности энергии?

Когда в батарее накапливается больше энергии, она может высвободить больше энергии, если что-то пойдет не так.

Жидкие электролиты, содержащиеся в литий-ионных батареях, очень летучи и могут привести к возгоранию, что представляет опасность возгорания. Из-за этого в эти батареи встроены функции безопасности, которые ограничивают их легкий вес и компактность.

Следовательно, чем выше плотность энергии батареи, тем более опасной она может быть, что накладывает ограничения (и риски) на дальнейшее продвижение.

Какой аккумулятор в настоящее время имеет самую высокую плотность энергии?

Несомненно, литий-ионные аккумуляторы лидируют, когда речь идет о высокой плотности энергии. Они изменили наш мир благодаря достижениям в области энергопотребления и портативности. На самом деле плотность энергии литий-ионных аккумуляторов колеблется в пределах 260-270 Втч/кг, а свинцово-кислотных — в пределах 50-100 Втч/кг.

За последнее десятилетие в литий-ионных батареях было сделано много достижений, в частности, связанных с их химическим составом. Используя различные материалы для анода и катода, инженеры могут экспериментировать с электрохимией и изменять плотность энергии, удельную мощность и многое другое.

Литий-ионный аккумулятор с самой высокой плотностью энергии — это литий-кобальт-оксидный аккумулятор. В качестве катода используется оксид кобальта, а в качестве анода — графит. Из-за высокой плотности энергии он популярен для смартфонов, ноутбуков, часов, автомобилей и любых компактных устройств, которым необходимо излучать энергию в течение длительного времени.

→ Рекомендуемая литература: Анод и катод: в чем разница?

Преодолевая ограничения: твердотельные аккумуляторы

Итак, если мы достигаем пределов в развитии литий-ионных аккумуляторов, куда нам двигаться дальше? Будущее аккумуляторных технологий за твердотельными батареями.

Помните, что литий-ионные аккумуляторы имеют жидкий раствор электролита? Жидкое состояние этого раствора является фундаментальной проблемой. Он нестабилен, летуч при воздействии кислорода и может представлять значительный риск для безопасности. Это также ограничивает прогресс в размерах и плотности энергии из-за этих соображений безопасности.

Твердотельные батареи устраняют эти проблемы. Электролит в этих батареях является твердым, а не жидким, и поэтому имеет более высокую плотность энергии (в 2,5 раза больше), чем современные литий-ионные батареи. Они также имеют более быстрое время зарядки и меньше проблем с безопасностью, что делает батареи меньше и компактнее.

Хотя твердотельные батареи еще не доступны, они могут снова изменить наш мир.

Вот почему это важно 

Плотность энергии аккумулятора имеет решающее значение, когда речь идет о его размере, продолжительности работы устройства и даже о безопасности аккумулятора. Фактически, это была ведущая тема совершенствования аккумуляторов и причина, по которой литий-ионные аккумуляторы так популярны.

Химики и инженеры постоянно стремятся создать безопасные, долговечные батареи с высокой плотностью энергии, и мы можем найти это идеальное решение в области химии твердотельных батарей. Будущее созрело для новых инноваций в литиевых батареях. Здесь, в Dragonfly Energy, мы совершаем революцию не только в достижениях в области твердотельных батарей, но и в производственном процессе. 92$, квадрат скорости света, является коэффициентом преобразования.

Сценарий I я бы опустил. Если литий вытекает из батареи, или если какие-либо атомы (я говорю о ядрах) движутся внутрь или наружу, то масса батареи явно изменяется на массу этих ядер (или целых атомов). Это, вероятно, не нуждается в дополнительном объяснении. Итак, мы продолжим со сценарием II, в котором атомы внутри батареи только перестраиваются в разные конфигурации или разные молекулы, но идентичность и количество ядер внутри батареи остаются постоянными.

Позвольте мне только подчеркнуть, что энергия не может быть рассчитана по массам электронов. Электроны не теряются, когда аккумулятор разряжается. Если батарея теряет электрическую энергию, это не значит, что она теряет электрический заряд! Они просто перемещаются от одного электрода ближе к другому, и именно движение по проводу, натянутому между электродами (и электрическое поле внутри проводов), питает электрические устройства. 2}$, которая зависит от скорости, а средний квадрат скорости электронов зависит от того, как мы располагаем молекулы, то есть от того, заряжена батарея или нет.) 9{-9} $$ Это полмикрограмма – для этой огромной батареи Chevrolet Volt. Это невозможно точно измерить, потому что кусочки батареи испаряются, батарея может поглощать немного пыли, влаги и т. Д. Разница в массе, указанная выше, сравнима с массой капли воды диаметром 0,1 мм или около того. Даже национальный прототип килограммов

http://en.wikipedia.org/wiki/International_Prototype_Kilogram#Stability_of_the_international_prototype_kilogram

имеют массы, отличающиеся от массы международного прототипа килограмма на десятки микрограммов. с 1900, каждый из них изменился на десяток микрограммов. Таким образом, единица «килограмм» даже не определена «на международном уровне» с точностью, необходимой для различения массы батареи до и после. Однако вполне вероятно, что причудливое устройство могло бы измерять разницу масс более непосредственно; разница в массе не бесконечно мала, в конце концов. Но когда вы прикасаетесь к электродам, вы должны быть осторожны, чтобы не поцарапать их, даже немного, и не дать испариться краске, когда батарея нагреется, даже немного, и так далее. 92$ уменьшается примерно на 0,1 процента. Если бы у вас была термоядерная электростанция, работающая на водороде, продукты синтеза были бы примерно на 1% легче, чем водород в начале. Это, конечно, было бы измеримо в принципе. Ядерная энергия намного более концентрирована (примерно в миллион раз выше плотность в джоулях на килограмм: 1 МэВ на ядро, т. е. на атом), чем химическая энергия (и батареи работают на химической энергии: около 1 эВ на атом), поэтому относительное изменение масса тоже была бы в 1 миллион раз больше. 92$ до нуля, т.е. на 100%; объекты, которые будут поглощать тепло (или энергию, частично преобразованную в более полезные формы), станут тяжелее на ту же величину.

Что следует учитывать при оценке производительности батареи

Джоди Муэланер | 17 января 2022 г.

При оценке производительности батареи важно учитывать несколько важных показателей и соображений:

• Уровень элемента, модуля и упаковки : важно учитывать, относятся ли данные к отдельной ячейке или батарее в целом. пакет при сравнении плотности энергии и мощности. Клетки всегда будут иметь самую высокую энергию и мощность для данного размера или веса. Это связано с тем, что дополнительная структура модулей, система охлаждения, электрические соединения и упаковка только увеличивают размер и вес, не добавляя энергии или мощности. Потеря производительности при переходе с уровня элемента или пакета будет зависеть от таких факторов, как размер пакета, способность элементов выдерживать нагрев, скорость или зарядку и разрядку, а также уровень дорогостоящего облегчения веса. Аккумулятор в автомобиле будет намного тяжелее, чем в самолете, даже если они могут использовать одни и те же элементы. Автомобильный рюкзак будет оптимизирован по времени автономной работы и стоимости, а самолетный рюкзак будет оптимизирован по весу.
• Плотность энергии : Количество энергии, запасаемой батареей на единицу объема, обычно измеряется в Втч/л. Например, литий-ионные элементы хранят около 690 Втч/л по сравнению с примерно 9500 Втч/л для бензина.
• Плотность мощности : Количество энергии, которое батарея может отдать на единицу объема, обычно измеряется в Вт/л. Это тесно связано со скоростью зарядки (C-Rate), поскольку на поток энергии, поступающий в аккумулятор или выходящий из него, влияют такие факторы, как внутреннее сопротивление и способность рассеивать или выдерживать тепло. Выражение плотности мощности в виде одной цифры несколько вводит в заблуждение, поскольку одна и та же батарея может производить пиковую мощность в течение коротких периодов времени, которая намного выше, чем ее устойчивая выходная мощность. Кроме того, работа батареи на высоких уровнях мощности может потребовать дополнительного охлаждения или сокращения срока службы. Таким образом, фактическая рабочая удельная мощность является компромиссом между несколькими соображениями.
• Удельная энергия (или гравиметрическая плотность энергии) : Количество энергии, запасаемой батареей на единицу массы. Коммерческие ячейки для электромобилей хранят около 260 Втч/кг, но это снижается примерно до 150 Втч/кг на уровне упаковки или до 220 Втч/кг для высокопроизводительной аэрокосмической упаковки.
• Удельная мощность (или гравиметрическая плотность мощности) : Количество энергии, которую батарея может отдать на единицу массы, обычно измеряется в Вт/кг. Это зависит от тех же соображений, что и плотность мощности. Коммерческие литий-ионные элементы для электромобилей достигают мощности около 340 Вт/кг, в то время как современные алюминиево-ионные батареи, также известные как алюминиево-графеновые, продемонстрировали в лаборатории мощность 7000 Вт/кг.
• C-Rate: Это скорость зарядки в час – единица, деленная на количество часов для полной зарядки аккумулятора. Скорость 4C, достигаемая современными литий-ионными батареями, соответствует 15-минутному времени зарядки, в то время как 0,1C потребуется 10 часов для полной зарядки. C-скорости иногда также используются для обозначения тока, необходимого для разрядки батареи с этой скоростью. Хотя максимальная C-скорость является свойством батареи, фактическая достигнутая C-скорость также зависит от мощности доступного зарядного устройства.
• Срок службы: Количество циклов заряда-разряда, которое батарея может выполнить до того, как ее производительность ухудшится за пределы полезного уровня. Определение срока службы в виде одного числа является упрощением, поскольку срок службы батареи постепенно снижается. Точка, в которой его больше нельзя использовать, зависит от приложения и в некоторой степени субъективна. Кроме того, скорость деградации зависит от того, как используется аккумулятор, более глубокие циклы заряда-разряда, высокие показатели C и перегрев — все это сокращает срок службы аккумулятора. Литий-ионный аккумулятор должен работать не менее 1000 циклов при обычном использовании. Современные алюминий-ионные батареи продемонстрировали в лаборатории срок службы до 250 000 циклов.
• Эффективность зарядки/разрядки : Энергоэффективность батареи. Это количество энергии, которое вы получаете, деленное на энергию, которую вы тратите на зарядку аккумулятора. В оптимальных условиях литий-ионные аккумуляторы могут достигать КПД более 99 процентов. Тем не менее, он может упасть до 90 процентов при очень высоких показателях C и/или рабочих температурах. Дополнительные потери также могут иметь место, если между зарядом и разрядом проходит достаточно времени для значительного саморазряда. Разумная оценка средней эффективности заряда/разряда батареи составляет 95 процентов.
• Скорость саморазряда: Скорость, с которой полностью заряженная батарея теряет энергию без использования. Батареи саморазряжаются быстрее при полной зарядке или хранении при более высоких температурах. Обычно литий-ионные аккумуляторы саморазряжаются на два-три процента в месяц.
• Рабочая температура : Диапазон температур, в котором элемент может эффективно работать. Элементы, работающие при более высоких температурах, требуют меньшего охлаждения, в результате чего аккумуляторы становятся легче и имеют более длительный срок службы. Низкотемпературная работа может устранить необходимость в обогреве при холодном пуске.

Натрий-ионные аккумуляторы с плотностью энергии 160 Втч/кг, быстрая зарядка

Что вы узнаете:

• Чем натрий-ионный аккумулятор отличается от литий-ионного?
• Как CATL преодолела присущие ей проблемы, связанные с ионами натрия?
• Какие шаги предпринимаются для того, чтобы довести Na-ионную батарею до стадии коммерческого использования?

Литий-ионные аккумуляторы продемонстрировали превосходную плотность энергии, энергоэффективность и длительный срок службы. Сегодня они питают электрические и гибридные автомобили с низким уровнем выбросов в дополнение к использованию в стационарных устройствах хранения энергии.

Однако по мере того, как электромобили (EV) становятся все более популярными, спрос на ингредиенты для батарей быстро растет, в результате чего наиболее легкодоступные запасы лития становятся либо географически удаленными, либо расположены в политически чувствительных районах. В результате производители автомобилей и аккумуляторов ищут альтернативы литию, нынешнему основному химическому составу аккумуляторов для электромобилей.

Введите натрий-ионный аккумулятор. Низкая стоимость, безвредное воздействие на окружающую среду и естественное изобилие ресурсов натрия (Na) сделали натрий-ионные батареи возможной конкурентоспособной альтернативой своим литиевым аналогам для крупномасштабных приложений.

Натрий-ионные и литий-ионные

Принцип работы натрий-ионных аккумуляторов аналогичен литий-ионным устройствам. В обоих случаях ион перемещается между анодом и катодом, теряя или поглощая электроны. Натрий является одним из наиболее распространенных элементов в земной коре, и его можно добывать путем электролиза хлорида натрия. Однако по сравнению с ионами лития ионы натрия имеют больший объем и более высокие требования к структурной стабильности и кинетическим свойствам материалов. В прошлом это было узким местом для индустриализации натрий-ионных аккумуляторов.

Компания Contemporary Amperex Technology Co. Inc. (CATL) смогла решить эти проблемы. На онлайн-мероприятии по запуску «Tech Zone» председатель CATL д-р Робин Цзэн представил натрий-ионную батарею первого поколения компании вместе с ее решением для аккумуляторных батарей AB, которое может интегрировать натрий-ионные элементы и литий-ионные элементы. в одну пачку.

Аккумулятор CATL имеет плотность энергии 160 Втч/кг. Хотя это немного меньше 200 Вт⋅ч/кг, достигаемых литий-железо-фосфатными (LFP) устройствами, CATL поставляет своим клиентам, таким как Tesla, д-р Цзэн уже предположил, что второе поколение натрий-ионных аккумуляторов достигнет 200. Отметка Втч/кг.

Продукт с ионами натрия уже соответствует другим электрохимическим свойствам или превосходит их. Утверждается, что первое поколение натрий-ионных аккумуляторов CATL обладает такими преимуществами, как возможность быстрой зарядки, превосходная термическая стабильность, низкотемпературные характеристики и высокая эффективность интеграции, среди прочего. По заявлению компании, он может заряжаться до 80% всего за 15 минут.

Кроме того, говорят, что батарея хорошо работает при низких температурах. Согласно данным CATL, при температуре -20°C устройство с ионами натрия сохраняет 90% своей емкости. Кроме того, CATL заявляет, что с точки зрения термической стабильности ее новый продукт превосходит китайские требования безопасности для тяговых аккумуляторов.

Ионно-натриевые батареи имеют еще несколько преимуществ. Длительное время зарядки не приведет к повреждению аккумулятора, а его химическая реакция не вызывает коррозии. Что касается анода, CATL также разработала пористый материал на основе углерода, который позволяет накапливать ионы натрия, обеспечивая соответствие батареи требованиям к характеристикам цикла.

Аккумуляторы первого поколения для электромобилей

CATL будет использовать аккумуляторы первого поколения для рынка электромобилей и выделяет ключевые особенности, такие как их низкотемпературные характеристики, которые сделают их подходящими для автомобильных рынков с суровыми зимами. Первоначально CATL будет выпускать аккумуляторные блоки для электромобилей, которые сочетают в себе натрий-ионные и литий-ионные батареи, чтобы компенсировать дефицит плотности энергии. Для этого CATL также разработала новую систему управления батареями (BMS).

Решение CATL состоит в том, чтобы смешивать и сочетать натрий-ионные и литий-ионные батареи в определенной пропорции, интегрировать их в один корпус и управлять различными аккумуляторными системами с помощью алгоритма BMS. Называемая аккумуляторной системой AB, литий-натриевая система также может расширить свои преимущества высокой мощности и производительности при низких температурах.

Чтобы поддержать устойчивое развитие, CATL создала инновационную систему из четырех столпов, а именно: химическую систему, структурную систему, производственную систему и бизнес-модели, чтобы создать возможность быстрой трансформации от фундаментальных исследований до промышленного применения, а затем до крупномасштабных исследований. масштабная коммерциализация. Фирма также разрабатывает другие технологии, которые интегрируют аккумуляторные элементы непосредственно в раму электромобиля, чтобы увеличить его запас хода.

На презентации аккумуляторов д-р Цисен Хуан, заместитель декана Исследовательского института CATL, сказал, что производство натрий-ионных аккумуляторов полностью совместимо с оборудованием и процессами производства литий-ионных аккумуляторов, и что производственные линии можно быстро переключать для достижения высокая производственная мощность. На данный момент CATL приступила к промышленному внедрению натрий-ионных аккумуляторов и планирует к 2023 году сформировать базовую цепочку промышленных поставок.0001

Использование подходящих аккумуляторов полностью меняет общую производительность и срок службы вашего оборудования. В этом руководстве будут рассмотрены различные типы распространенных размеров и типов аккумуляторов, чтобы вы могли максимально эффективно использовать свое устройство.

Аккумуляторы разных размеров

Аккумуляторы разных размеров влияют на общую эффективность вашего оборудования, но важно понимать почему. Как правило, чем больше батарея, тем больше у нее емкости для хранения энергии. Таким образом, несмотря на то, что большая и маленькая батареи рассчитаны на 1,5 В, большая батарея сохраняет больше энергии и обеспечивает более длительный срок службы батареи. Батареи чрезвычайно полезны для нас как потребителей, потому что они преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую энергию, устраняя необходимость в прямом источнике питания.

Стандартные размеры батарей

От термометров и таймеров до автоматических диспенсеров бумажных полотенец и неоновых вывесок — батареи той или иной емкости используются практически в любой среде. Хотя все аккумуляторы служат одной и той же цели — обеспечить нас мгновенным переносным питанием, большой выбор аккумуляторов разного размера позволяет нам найти тот, который лучше всего подходит для конкретных обстоятельств.

Батарейки AA

Батареи AA, также известные как «двойные А», на сегодняшний день являются самыми популярными батареями. Используемые во множестве приложений, эти батареи можно купить практически везде.

Батарейки Double A обычно представляют собой то, что каждый представляет себе, когда думает о стандартных сменных батареях. Эти батареи широко используются во всем, от термометров и штатных пейджеров до беспроводных телефонов. Батарейки типа АА рассчитаны на напряжение 1,5 В и хорошо подходят для устройств, которые требуют довольно высокого потребления тока, но не используются постоянно. Их также можно использовать для таких устройств, как часы, которые всегда включены, но потребляют минимальное количество энергии.

Батарейки AAA

Батареи AAA, также известные как «тройные А», являются вторым по популярности типом батарей. Они используются для маленьких игрушек, термометров и калькуляторов.

Батарейки Triple A часто используются для небольших электронных устройств, таких как пульты дистанционного управления телевизором, кухонные таймеры, графические калькуляторы и напольные весы. Батареи AAA, как и батареи AA, также имеют напряжение 1,5 В, но из-за меньшего размера производят меньше энергии. Эти батареи используются в основном в небольших устройствах, не требующих большого количества энергии, таких как кухонные таймеры. Батарейки прослужат долго, выполняя свою задачу. Эти компактные батареи также питают весы для контроля порций и термометры.

Батарейки типа AAAA

Несмотря на то, что батареи «четырехкратного размера A» или AAAA не так распространены, как их аналоги AA и AAA, эти тонкие батареи обладают мощным ударом.

Эти небольшие, но мощные батареи часто используются в светодиодных фонариках и лазерных указках. Они также часто используются в небольших устройствах, таких как глюкометры, пульты дистанционного управления слуховыми аппаратами и компьютерные стилусы с питанием.

C Батарейки

Эти сверхмощные батареи в основном используются для игрушек, фонариков и портативных радиоприемников.

Многие автоматические дозаторы дезинфицирующего средства для рук требуют использования этих батарей на 1,5 В. Идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации, когда аккумуляторы требуют частого использования, вы можете быть уверены, что ваше устройство работает с безопасным и надежным питанием. Эти батареи также часто используются в туалетах, в которых используются датчики смыва с батарейным питанием.

D Батарейки

Используемые для устройств, требующих длительного времени работы, эти батареи лучше всего подходят для больших фонариков, стереосистем и диспенсеров для мыла или бумажных полотенец без помощи рук.

Для питания большинства автоматических диспенсеров бумажных полотенец необходимы батарейки типа D. Эти большие, громоздкие батареи обеспечивают часы работы и питают различные коммерческие устройства с интенсивным использованием, такие как сенсорные смесители без помощи рук, системы освежения воздуха и дозаторы мыла.

Аккумуляторы 9 В

Обычно известные своей прямоугольной формой, 9-вольтовые аккумуляторы используются в устройствах, требующих высокого напряжения и большой мощности.

Аккумуляторы 9 В очень хорошо подходят для таких устройств, как инфракрасные термометры, датчики температуры с батарейным питанием и электронные порционные весы. Все эти продукты могут подвергаться экстремальным температурам из-за продуктов питания, холодильников или другого кухонного оборудования. 9Аккумуляторы V исключительно долговечны и обеспечивают выдающуюся производительность, работая в условиях окружающей среды от 0 до 130 градусов по Фаренгейту.

Батарейки CR123A

Эта мощная батарея часто используется в тактическом снаряжении, беспроводной системе безопасности и домашней автоматизации.

Несмотря на то, что батарея CR123A значительно короче по длине, чем батарея AA, она генерирует 3 вольта, что в два раза превышает напряжение батареи AA. Эти батареи обеспечивают огромное количество энергии, сохраняя при этом относительно небольшой размер. Идеально подходят для устройств, требующих большой мощности, таких как светодиодные фонарики, они обеспечивают максимальную производительность. Эта батарея прослужит дольше, чем большинство, благодаря большому соотношению мощности к размеру.

Аккумуляторы 23A

Этот небольшой аккумулятор обычно используется в небольших устройствах, таких как открыватели гаражных ворот, специализированные медицинские устройства, часы или пульты дистанционного управления.

Обеспечивая питание 12 вольт, он используется в приложениях, требующих нечастых, но мощных всплесков энергии. Ранее использовавшиеся в пленочных фотоаппаратах с фотовспышками, эти аккумуляторы теперь используются в основном для устройств открывания гаражных ворот, беспроводных дверных звонков и устройств входа без ключа.

CR2032

Эта маленькая круглая батарея обладает большой мощностью при компактных размерах, что делает ее уникальной по сравнению с большинством других батарей.

Батарейка CR2032 на 3 В обычно используется в часах, калькуляторах, игрушках и различных медицинских устройствах. Эти аккумуляторы обеспечивают длительное и надежное питание и имеют очень высокое соотношение веса и мощности. Эта батарея, используемая в наручных часах и тонких компактных термометрах, практически невесома и обеспечивает многочасовую работу.

Типы батарей

При выборе батарей необходимо учитывать множество факторов. Различные химические конструкции предлагают уникальные преимущества в зависимости от того, где используется батарея. Ниже приведены распространенные типы аккумуляторов, а также плюсы и минусы каждого из них.

Литиевые батареи

Литиевые батареи являются одним из наиболее часто используемых типов батарей. Они обеспечивают самую высокую плотность энергии по сравнению с любым другим аккумуляторным элементом, что означает, что они хранят больше энергии, чем другие батареи, такие как щелочные. Литиевые батареи продаются только в размерах AA, AAA и 9.V размеры; однако их емкость в мАч превышает любую другую неперезаряжаемую батарею. Емкость одной литиевой батареи AA составляет от 2700 до 3400 мАч, и ее хватит на долгое время даже при интенсивном использовании.

Pros

• Работает до 4 раз дольше по сравнению с другими типами батарей
• Облегченный для портативных устройств
• Идеально подходит для интенсивного использования
• Хорошо работает даже при экстремальных температурах, хорошо работает в уличных устройствах, таких как фонарики
• Срок годности 10-12 лет; отлично подходит для использования в аварийных устройствах, так как батареи не протекут и не взорвутся

Минусы

• Гораздо дороже, чем другие типы батарей
• Легковоспламеняющийся; требуют специальной утилизации в определенных местах и ​​не могут быть выброшены
• Не используйте аккумуляторы большего размера, такие как C или D

Щелочные батареи

Щелочные батареи экономичны, их легко утилизировать, и они чрезвычайно популярны. Обычно они имеют номинальную емкость более 2500 мАч, что отлично подходит для устройств с умеренным и интенсивным использованием. В отличие от литиевых батарей, почти каждая батарея стандартного размера имеет щелочную конструкцию, что делает ее идеальной для большинства устройств.

Плюсы

• Отличное соотношение цены и качества
• Срок службы дольше благодаря конструкции из гидроксида калия
• Срок годности 5-10 лет
• Хорошо работает даже при экстремальных температурах, хорошо работает в уличных устройствах, таких как фонарики
• Без свинца, ртути и кадмия хорошо для окружающей среды, и батареи не нужно утилизировать особым образом

Минусы

• Тяжелый и громоздкий, без дополнительного напряжения
• Может плохо работать в устройствах с высоким энергопотреблением
• Иногда происходит утечка, из-за чего устройство становится непригодным для использования

Углеродные цинковые батареи

Углеродные цинковые батареи чрезвычайно недороги, но имеют очень низкую плотность энергии. Часто эти батареи не могут обеспечить достаточную мощность для устройства с высоким энергопотреблением, кроме как просто включить его.

Плюсы

• Недорого и легко найти
• Доступны различные формы и размеры

Минусы

• Низкая плотность энергии
• Невозможно хорошо работать при экстремальных температурах
• Не сможет эффективно питать устройства с высоким энергопотреблением
• Срок годности 2-3 года

Батарейки из оксида серебра

Батарейки из оксида серебра обычно используются в наручных часах и других небольших устройствах. Поскольку батарея изготовлена ​​из настоящего серебра, она часто продается только в кнопочных элементах, где количество серебра незначительно для общей стоимости продукта.

Pros

• Высокое соотношение энергии к весу
• Исключительно долгий срок службы
• Плоская конструкция хорошо подходит для компактных устройств
• Обеспечивает вдвое большую энергоемкость по сравнению с аналогичными щелочными батарейками таблеточного типа

Минусы

• Дорогой материал препятствует использованию в приложениях с высокой мощностью

Воздушно-цинковые батареи

Воздушно-цинковые батареи уникальны по своей конструкции, поскольку они вырабатывают электроэнергию за счет воздействия кислорода. Это делает их непригодными для наручных часов, но идеально подходит для слуховых аппаратов. Чтобы активировать аккумулятор, пользователь должен удалить защитный язычок с аккумулятора, чтобы обеспечить доступ воздуха.

Pros

• Высокая плотность энергии для таких устройств, как слуховые аппараты
• Недорогой
• Используется в качестве замены высокотоксичных и в основном устаревших ртутных батарей

Минусы

• Чувствительность к экстремальным температурам и влажности
• Высыхание после воздействия наружного воздуха, что сокращает срок службы батареи

Типы перезаряжаемых батарей

Перезаряжаемые батареи — это экономичное решение, которое поможет вам сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. Лучше всего сочетать с устройствами, которые часто используют высокую мощность, перезаряжаемые батареи бывают разных форм и размеров. Хотя обычно используются потребительские размеры, такие как батареи AA и AAA, литий-ионные батареи являются наиболее распространенными. Эти аккумуляторы питают ноутбуки, сотовые телефоны и портативные электронные устройства, а также медицинское оборудование и электроинструменты.

Литий-ионные

Литий-ионные батареи, также часто называемые литий-ионными, являются наиболее популярными и регулярно используемыми батареями в современном мире. Хотя вы можете не знать, какой аккумулятор питает ваш мобильный телефон или ноутбук, скорее всего, это литий-ионный аккумулятор. Эти батареи представляют собой тип перезаряжаемой батареи и могут перезаряжаться снова и снова. Они не требуют регулярного обслуживания и обеспечивают чрезвычайно высокую плотность энергии. Литий-ионные аккумуляторы не доступны в потребительских размерах, потому что они могут взорваться, если их поместить в обычное устройство, используемое для перезарядки аккумуляторов. Вместо этого им требуется зарядное устройство особого типа с определенным алгоритмом зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Pros

• Маленький и тонкий с превосходной плотностью энергии; в большинстве смартфонов используются литий-ионные аккумуляторы
• Быстрая перезарядка и довольно низкий саморазряд. Литий-ионный аккумулятор теряет менее 5% полного заряда в месяц по сравнению с NiMH до 20% в месяц.
• Новые аккумуляторы не требуют длительной зарядки по сравнению с другими аккумуляторами. Одна зарядка — это все, что вам нужно.
• Максимальная производительность и эффективность компенсируют высокие первоначальные затраты, что делает его удобным для потребителя
• Экологически чистый и безопасный

Минусы

• Недоступно для обычных домашних хозяйств
• Требуется схема защиты для предотвращения перегрева и ограничения напряжения
• Общая емкость со временем будет медленно снижаться, что приведет к более быстрой разрядке устройства
• Используйте зарядное устройство определенного типа, требующее, чтобы пользователь купил его или имел под рукой

NiCd

NiCd или никель-кадмиевые батареи — популярный выбор для игрушек, цифровых камер и других устройств с высоким энергопотреблением, таких как фонарики. Они бывают стандартных размеров, таких как AA, AAA, C и 9.V. Никель-кадмиевые батареи уникальны по сравнению с другими батареями, такими как щелочные, тем, что они будут поддерживать постоянное напряжение до тех пор, пока батарея не разрядится. С 1,2 В на ячейку он не имеет высокого напряжения, но мощная подача компенсирует это. Например, вы можете сказать, когда фонарик умирает, так как лампочка будет медленно тускнеть. При использовании никель-кадмиевых аккумуляторов яркость будет оставаться постоянной до тех пор, пока не разрядится аккумулятор.

Плюсы

• Недорого и легко найти
• Низкое внутреннее сопротивление обеспечивает быструю зарядку и разрядку аккумулятора
• Обеспечивает полную мощность

Минусы

• Плохо хранится в течение длительного времени
• Перед зарядкой требуется полная разрядка, иначе аккумулятор потеряет свою емкость
• Перезарядка приведет к снижению емкости аккумулятора
• Содержит токсичные металлы и не является экологически чистым
• Использует зарядное устройство определенного типа, требуя, чтобы пользователь купил его или имел под рукой

NiMH

Хотя NiMH аккумуляторы маркируются как аккумуляторы с высокой плотностью, это может быть достигнуто за счет сокращения срока службы. У них высокая плотность энергии, но их можно перезарядить только около 500 раз. Хотя со временем они, безусловно, окупятся, они могут быть не лучшим выбором для таких приложений, как пожарная сигнализация, пульты от телевизора или часы. Все эти устройства потребляют очень мало энергии, а NiMH аккумулятор лучше всего использовать в течение 30 дней. Как и никель-кадмиевые батареи, никель-металлогидридные батареи работают с полной емкостью до тех пор, пока почти вся энергия не будет разряжена.

Pros

• Высокое отношение энергии к объему по сравнению с NiCd
• Экологически чистый
• Обеспечивает полную мощность

Минусы

• Поставляется в разряженном состоянии и требует полной зарядки перед использованием
• Перезарядка приведет к снижению емкости аккумулятора
• Разряжается с очень высокой скоростью и требует перезарядки перед использованием
• Плохо работает в высокоскоростных разрядных устройствах

Специальные аккумуляторы

Эти большие и тяжелые аккумуляторы используются для тяжелого оборудования, требующего огромного количества энергии. Они обычно используются в газонокосилках, электроинструментах и ​​генераторах и обеспечивают длительную мощность между зарядками.

12 В; Батарея на 12 В

Большая, блочная и тяжелая, эта батарея обеспечивает ток в сотни ампер и обычно используется в автомобилях и другом промышленном оборудовании. По сравнению с некоторыми батареями большего напряжения, может не иметь смысла, что автомобиль может работать только с 12 вольтами, в то время как другое тяжелое оборудование требует гораздо больше, чем 12 вольт. Это связано с тем, что тяжелое оборудование и беспроводные электроинструменты требуют подзарядки после того, как их энергия исчерпана. В автомобилях используется генератор переменного тока, который действует как генератор для питания автомобильного аккумулятора, что устраняет необходимость во внешнем зарядном устройстве.

22 В; Аккумулятор на 22 В

Этот аккумулятор на 22 В используется для питания тяжелого оборудования и мощных аккумуляторных инструментов, таких как дрели и электрические пилы. Поскольку беспроводные электроинструменты компактны, но требуют много энергии, аккумуляторы на 22 В идеально подходят для этой работы. Они обеспечивают высокую мощность в течение длительного периода времени, например, при установке электроприборов.

44В; Аккумулятор на 44 В

Обладая огромным номинальным напряжением 44 В, этот аккумулятор питает оборудование, потребляющее энергию, такое как беспроводные стиральные машины, воздуходувки и самоходные газонокосилки. Все они потребляют огромное количество энергии, потому что они не только постоянно используются, но и обладают высокой мощностью.

Как работают батареи

Прежде чем приступить к изучению различных химических структур различных типов батарей, важно получить некоторые общие сведения о том, как работают батареи, поскольку они измеряются немного иначе, чем другие электроприборы.

Емкость: Емкость означает количество заряда, которое держит батарея. Измеряется в миллиампер-часах (мАч) или ампер-часах (а-ч). Емкость аккумулятора в мА·ч обычно указана на боковой стороне аккумулятора, и вы можете вычислить, как долго вы можете рассчитывать на срок службы аккумулятора, используя это простое уравнение:

Ампер-часы (а-ч) / Ампер-часы (А) = часы (ч)

Например, щелочная батарея AA емкостью 2500 мАч может питать устройство, потребляющее 250 мА тока в течение 10 часов. Однако, если нагрузка потребляет 25 мА тока, батарея будет работать 100 часов. Общий срок службы вашей батареи зависит от того, для чего вы ее используете, но общее практическое правило заключается в том, что чем больше мАч у батареи, тем дольше она будет сохранять свою энергию.

Список предметов первой необходимости для предприятий

Часть общей безопасности ресторана заключается в том, чтобы убедиться, что у вас есть план действий на случай чрезвычайной ситуации, который поможет защитить ваших сотрудников и клиентов в случае чрезвычайной ситуации. Будь то пожар, длительное отключение электроэнергии или стихийное бедствие, наличие надлежащих аварийных запасов иногда может повлиять на выживание. Надлежащая подготовка может даже повлиять на общий успех вашего бизнеса после того, как чрезвычайная ситуация миновала. Мы создали контрольный список предметов первой необходимости, чтобы помочь вашему бизнесу подготовиться к непредсказуемым обстоятельствам. Приобрести все предметы первой необходимости Щелкните ниже, чтобы загрузить контрольный список запасов для обеспечения готовности к чрезвычайным ситуациям: Загрузите наш Контрольный список предметов первой необходимости в формате PDF Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FE 9)0003

Типы огнетушителей

Наличие огнетушителя имеет решающее значение для безопасности вашего ресторана, сотрудников и клиентов. Важно, чтобы вы понимали различные типы огнетушителей, а также связанные с ними компоненты и терминологию, чтобы вы могли выбрать огнетушитель, подходящий для вашей работы. Обязательно ознакомьтесь с нашими обзорами огнетушителей!

Как рассчитать амперы, вольты и ватты

Определение ампер, вольт и ватт для любой части оборудования имеет решающее значение для подтверждения совместимости с инженерными сетями вашего здания. Если у вас есть информация для двух из этих электрических характеристик, вы можете обеспечить безопасную и эффективную работу устройства, рассчитав недостающие данные. Чтобы преобразовать ватты в амперы, амперы в ватты или выполнить любое другое преобразование, ответ будет у вас под рукой с помощью простого уравнения.

• Темы 1140
• Индустриальный 35
• Ресторанный менеджмент 115
• Управление баром 50
• Советы по организации питания 31
• Пекарня Управление 38
• Food Trucks & Concessions 51
• Реклама и маркетинг 36
• Экологичные советы 9
• Планировка и дизайн объекта 31
• Советы по кофешопу 25
• Установка и обслуживание 48
• Уборка и борьба с вредителями 30
• Безопасность и санитария 76
• Советы по запуску 100
• Дизайн меню 9
• Советы по кухне и кулинарии 58
• Гостиничный менеджмент 20
• Советы по магазинам пиццы и сэндвичей 34
• Мелкие изделия 31
• Приготовление пищи 70
• Предметы столешницы 15
• Расходные материалы 20
• Калькуляторы и инструменты 5
• Расходные материалы 37
• Мойка посуды и прачечная 18
• Кухонное оборудование 78
• Хранение и охлаждение пищевых продуктов 39
• Оборудование для производства напитков 25
• Товары для офиса 6
• Подробнее

• Тип ресурса 629
• Подробные статьи 219
• Руководство по покупке 254
• Инструкции 95
• Обзоры продуктов 61

Зарядка литий-ионных аккумуляторов: 5 советов экспертов для продления срока службы | Saft

Литий-ионные аккумуляторы промышленного класса для питания ваших удаленных или портативных устройств имеют прочную конструкцию и высокую плотность энергии для длительного срока службы даже при экстремальных температурах. Их долговечность напрямую связана с тем, как батарея заряжается, разряжается, а также с рабочей температурой.

В этой статье мы объясним, как работают эти аккумуляторы, и поделимся нашими 5 главными советами о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы. Вы узнаете , как баланс скорости и скорости зарядки имеет ключевое значение для промышленных приложений , так же, как и для ваших мобильных телефонов, ноутбуков или электровелосипедов.
Читайте дальше… 
   

Совет 1. Понимание языка аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы состоят из двух электродов: положительного и отрицательного. Когда вы заряжаете или разряжаете аккумулятор, электроны выходят из аккумулятора под действием электрического тока, а ионы перетекают от одного электрода к другому. Как будто оба электрода дышат, обмениваясь ионами.
 
Когда батарея обеспечивает ток, электроны движутся от анода к катоду вне батареи. Подача обратного тока позволяет аккумулятору перезарядиться: электроны возвращаются к аноду, а ионы лития повторно внедряются в катод. Восстанавливает емкость аккумулятора . Весь процесс зарядки/разрядки определяется как цикл. Количество циклов, которые может выполнить ваша батарея, зависит от производственного процесса, химических компонентов и фактического использования.

Емкость аккумуляторной батареи измеряется в Ач. Например, Saft MP 176065 xtd может похвастаться емкостью 5,6 Ач, что означает, что 5,6 А могут быть выданы за час при 25°C в течение цикла.

На эту емкость напрямую влияют: 

1. Скорость зарядки и разрядки батареи, называемая скоростью C. Токи заряда и разряда обычно выражаются в долях или кратных значениям C: Зарядка/разрядка C означает, что вы будете заряжать или разряжать батарею в течение часа. Зарядка/разрядка C/2 занимает два часа, зарядка/разрядка 2C — 30 минут и т. д. Норма Saft MP 176065 xtd C составляет 5,6 А. Зарядка C / 2 при 2,8 А займет ок. два часа.
2. Уровень напряжения, который отражает уровень заряда: в нашем примере MP 176065 xtd выше, 4,2 В указывает на полный заряд, 2,7 В указывает на то, что батарея полностью разряжена (напряжение отсечки).
3. Температура зарядки, разрядки и рабочая температура.
4. Несколько циклов: со временем батарея теряет емкость из-за физической и химической деградации электродов и электролита.

Хорошее управление глубиной разряда (DoD — процент емкости, которая была удалена из полностью заряженной батареи) и максимальное зарядное напряжение также может увеличить количество циклов, которые батарея сможет выполнить, и, следовательно, срок ее службы.

В этой статье основное внимание уделяется передовым методам зарядки, но мы рассмотрим их в нашей следующей статье.
 

Главный совет 2.

Зарядить литий-ионный аккумулятор не так просто. Зарядное устройство, которое вы выберете, играет здесь ключевую роль, поскольку способ настройки параметров влияет на срок службы батареи. Не подключайте его просто к любому блоку питания и не используйте зарядное устройство, предназначенное для другой технологии (никель-кадмиевое или свинцовое), если вы не хотите столкнуться с проблемами безопасности.

Для правильной зарядки литий-ионного аккумулятора требуется 2 этапа: постоянный ток (CC) с последующей зарядкой постоянным напряжением (CV) . Сначала применяется заряд CC, чтобы довести напряжение до уровня напряжения окончания заряда. Вы даже можете решить уменьшить целевое напряжение, чтобы сохранить электрод. Как только желаемое напряжение достигнуто, начинается зарядка CV и ток уменьшается. Когда ток слишком низкий, зарядка завершается, и ток необходимо отключить.
Например, чтобы вернуть вашему MP 176065 xtd напряжение в конце зарядки 4,2 В, вы можете подать ток 5,6 А. При достижении 4,2 В вы поддерживаете этот уровень напряжения, медленно уменьшая ток до 100 мА или меньше, а затем останавливаете его. Вы также можете выбрать только 4,1 В, тем самым сохранив эластичность электродов и увеличив срок службы батареи.

Емкость аккумулятора напрямую зависит от конечного напряжения заряда , поэтому снижение напряжения снижает емкость аккумулятора. Вам придется найти правильный компромисс между необходимой автономностью, минимальным напряжением, при котором может работать ваше устройство, и долговечностью батареи.
Оставление батареи на постоянном заряде плавающим током после режима CV в процессе зарядки называется плавающим режимом . Солнечная панель — типичный пример приложения с плавающим режимом.

Большинство производителей не рекомендуют плавающий режим, так как он со временем повреждает батарею. Литий-ионный аккумулятор не нуждается в обслуживании благодаря низкому уровню саморазряда. Более того, , если конструкция батареи не имеет необходимых мер защиты, поддержание уровня заряда полностью заряженной ячейки может привести к ее перезарядке и взрыву.
Серия Saft xtd специально разработана для работы в плавающем режиме в безопасных условиях с ограниченным старением в широком диапазоне температур.
 

Главный совет 3. Тщательно спроектируйте свою BMS (другого вашего лучшего друга)

Независимо от области применения литий-ионные аккумуляторы должны ассоциироваться с электроникой. Этот ключевой электронный компонент называется системой управления батареями (BMS). Обязательные функции безопасности прерывают разрядку/зарядку для защиты аккумулятора от перенапряжения или пониженного напряжения. BMS проверяет температуру и отключает аккумулятор во избежание перегрева.

BMS также может включать электронику, оптимизирующую однородный заряд между каждым элементом в аккумуляторной батарее ( балансировка ). В батарее, объединяющей несколько последовательно соединенных элементов, через некоторое время в полевых условиях элементы из пакета будут стареть по-разному. Без этой функции балансировки в BMS самая устаревшая ячейка пакета будет стареть быстрее, чем другая. Поскольку продолжительность жизни пакета напрямую связана с самой старой клеткой, хорошая система балансировки продлит срок службы батареи.

Система BMS может быть адаптирована к вашему варианту использования. Некоторые могут отображать состояние заряда и состояние здоровья (например, 85 % состояния здоровья означает, что емкость аккумулятора уменьшилась на 15 % с начала срока его службы — интересный показатель, поскольку понимается как что 30-процентная потеря первоначальной емкости означает, что химический срок службы батареи подходит к концу и время замены приближается ).
 

Совет 4. Снизьте скорость зарядки C

При низкой скорости зарядки (C/2, C/5 или даже меньше) ионы лития плавно внедряются в графитовые листы, не повреждая электроды.
Когда скорость заряда увеличивается, эта интеркаляция становится все труднее и труднее. Если скорость слишком велика, ионы лития не успевают должным образом проникнуть в электрод и просто осаждаются на его поверхности, что приводит к преждевременному старению батареи.

Возможны быстрые скорости зарядки, такие как 4C или 10C, например, для аккумуляторов мобильных или электромобилей, но конструкции электродов отличаются, и ожидаемый срок службы короче.

В зависимости от того, сколько времени ваше приложение должно быть перезаряжено, и вашего варианта использования, вам нужно будет найти правильный компромисс между необходимым временем и скоростью зарядки и старением батареи. Скорость зарядки A C/50 лучше для электродов, но не каждое приложение может позволить себе более 50 часов зарядки! Время зарядки 2C (30 минут) возможно, но ускорит старение батареи.
Поэтому Saft рекомендует ограничивать скорость зарядки своего диапазона MP до C или ниже.

Совет 5. Контролируйте температуру зарядки

В большинстве литий-ионных аккумуляторов в одном электроде используется материал графитового типа. Повышенная температура зарядки провоцирует расслаивание графитовых листов, что ускоряет необратимую потерю емкости аккумулятора. Это явление может усугубляться, если оно связано с высокой скоростью зарядки: зарядный ток повышает температуру и вызывает ускорение явления отслоения.

Высокий уровень напряжения в сочетании с высокой температурой заставляет электрохимию генерировать газы внутри ячейки, что ускоряет старение химии. В зависимости от конструкции клеток высокие температуры также могут вызывать набухание клеток. Такая деформация может представлять угрозу безопасности, если корпус батареи или расположение устройства не рассчитаны на ее поддержку. Следите за тем, чтобы не превышать предельные значения, установленные производителем аккумулятора, или, например, не ставьте аккумулятор на полную зарядку на продолжительное время в перегретой машине в разгар лета!

Если в конструкции батареи не предусмотрены обязательные меры защиты от перезарядки, чрезмерной разрядки и перегрева, внутренняя температура элемента выше 130°C может привести к тепловому выходу из строя.

Большинство литий-ионных аккумуляторов могут выдерживать максимальную температуру 60°C, и их рекомендуется заряжать при максимальной температуре 45°C при скорости заряда C/2, в то время как серия MP Saft может поддерживать скорость заряда C выше до 60°C и даже C/5 до +85°C для продуктов xtd благодаря уникальному дизайну.

Очень немногие батареи можно заряжать при температуре ниже 0°C. Электродные листы сжимаются, и электронная проводимость электролита снижается, что затрудняет интеркаляцию ионов в графит. Могут образовываться отложения лития, вызывающие необратимую потерю емкости. Чтобы компенсировать и обеспечить правильную интеркалацию иона, некоторые производители рекомендуют заряжать батарею очень медленно (C/20) при работе при температуре ниже 0°C.
Ассортимент Saft MP может работать с заправками при очень низких температурах — до -30°C! — при применении скоростей C/8 и даже C/5.

Давайте обобщим наши 5 основных советов о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы: Знание того, как работает батарея, поможет вам оптимизировать способ зарядки и разрядки, чтобы максимально эффективно использовать перезаряжаемую батарею

Главный совет 2. Уважайте процесс зарядки CCCV, особенно в плавающем режиме (зарядное устройство — ваш лучший друг) : Аккумуляторы должны следовать определенному процессу зарядки, который обычно выполняется с помощью тщательно подобранного зарядного устройства.

См. нашу следующую статью, предлагающую дополнительные советы по оптимизации работы литий-ионной батареи!

Для получения дополнительной информации об аккумуляторной батарее Saft MP посетите страницу продукта: https://www.